事实证明，通过空分精馏塔的空分精馏，不仅可以 确保得到高纯度的产品，同时还可得到较好的产量。这里所涉及到的空气精馏由氧气-氮气的气液相交换组成，液体与上升的O2-N2混合物逆流相遇。所以空分精馏塔板主要被用于该类交换。

空分精馏塔其实是利用氧氮沸点不同实现低温分离，由于氮气的沸点较低，故而达到平衡时，直接位于液体混合物上方的蒸汽中的N2浓度比液体中的N2浓度较高。而蒸汽和液体馏分分别经过精馏塔盘，力图在接触时通过交换氧气和氮气来维持平衡。

洁净工艺空气大部份进入冷箱内的主换热器，被返流出来的气体冷却，接近露点的空气进入下空分精馏塔的底部，进行次分馏；在精馏塔中，上升气体与下流液体充分接触，传热传质后，上升气体中氮的浓度逐渐增加。

纯氮进入下塔顶部的主冷凝蒸发器被冷凝，在气氮冷凝的同时，主冷凝蒸发器中的液氧得到气化。一部份液氮作为下塔的回流液下流，另一部分液氮经过冷后，除少量作为产品液氮抽出外，其余节流后送入上塔。于是上升中的气体混合物的氮气浓度越来越高，下降液体中的氧浓度越来越高。

在下塔中产生的液空也经过冷器过冷，节流后进入上塔参与精馏，在上塔内，经过再次精馏，得到产品氮气、产品氧气和污氮及产品液氧。从主冷抽出的适量的液氧，送入液氧自增压器，被空气加热蒸发后，再进入主换热器复热后，送出冷箱。所以简单的说，空分精馏塔的工作本质是深度冷冻法生产相关气体。